水合物喷射反应器
本实验装置提供了一种利用喷射法来制备气体水合物和分离混合气的可视化设备，包括气体循环回路、反应水循环回路、冷媒液循环回路、喷雾反应器和低温恒温槽。本实验所用喷雾装置的原理是通过液体卷吸气体，再对气液混合物同时喷射，形成泡沫状或者雾状流，使得气液接触的面积更加充分，气体可以在水或是溶液中更加快速的溶解，大大缩短了水合反应所需的诱导时间。同时气体周围分散微小的液体颗粒，溶解和反应产生的热量可以得到快速的转移，所以该喷雾装置可实现水合物更加高效和快速的生成。为提高水合分离效果，该喷雾装置采用除水器8分离反应后的含有水合物的溶液和气体，让未反应的混合气以及溶液再循环，使得未反应的气体与新补充的气体混合再度参与水合过程生成水合物，提高水合分离效率。同时，还可以通过可视化窗口可对混合流体状态和反应情况的进行观察和记录。
1-气瓶 2-气体减压阀 3-空气压缩机 4-气体增压泵 5-缓冲罐 6-真空泵 7-反应器 8-除水器 9-储罐 10-低温恒温槽 11-水箱 12-柱塞泵 13，14，16，17，18-阀门19，21，22，23-气阀 24，25-止回阀 26，27-气体流量计 28-液体流量计 29-冷媒恒温箱
图1 喷雾反应装置结构示意图
Figure 1 The schematic diagram of spray reactor
18-阀门 19-气阀 30-喷嘴 31-卷吸室 32-喉管 33-扩散管 34-视窗 35-针阀 36-反应水进
口 37-气体进口 38-气液出口 39-流控器 40，41，42-温度传感器 43，44，45-压力传感器
图2 喷射水合反应器结构示意图
Figure 2 The schematic diagram of the spray and hydrate reactor
图3 喷雾反应装置实物图
Figure 3 The physical map of spray reactor
如图5所示，本实验首先利用纯CO2气体进行水合物生成实验，在275 K和3.0 MPa，气液体积比为262.9的实验条件下，开启喷射装置后的半分钟内能在视窗中清晰看到气液界面漂浮着大量的固态物资即反应开始后就有大量生成的水合物生成，证明喷雾反应装置的高效水合性能。
图4 喷雾反应装置中CO2水合物生成图
Figure 4 The drawing of CO2 hydrate formation in spray reactor
喷雾反应装置的核心部件是反应器，反应器内容积为50 ml，最大可承受压力20 MPa，工作温度范围为253.15 - 423.15 K，反应釜材质为1Cr18Ni9Ti，在反应器中间有个长方形石英视窗（长为15 cm，宽为4 cm）。
外循环夹套式恒温水浴可以有效地控制反应釜内部温度，控温范围为243.15～473.15 K，控温精度为 ± 0.01 K。
